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公開番号2024075149
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-03
出願番号2022186370
出願日2022-11-22
発明の名称変位検出装置
出願人村田機械株式会社
代理人個人
主分類G01D 5/20 20060101AFI20240527BHJP(測定;試験)
要約【課題】変位を検出するために用いられる信号に位相ズレが存在する場合でも当該信号の振幅を短時間で求めることが可能な変位検出装置を提供する。
【解決手段】変位検出装置100は、スケール1と、センサヘッド2と、処理装置3と、を備える。スケール1には、磁気応答部12と非磁気応答部11とが交互に配列される。センサヘッド2は、出力信号を出力する二次コイル22を有する。処理装置3は、センサヘッド2に対するスケール1の相対変位、及び、相対変位の変化速度のうち少なくとも一方である変位情報を演算して出力する。処理装置3は、処理対象の信号に対して、第1時刻における第1信号値と、第1時刻に対して1/4周期シフトさせた第2時刻における第2信号値と、を求め、第1信号値と第2信号値との二乗和平方根を処理対象の信号の振幅として算出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
変位検出方向に所定の検出ピッチで磁気応答部と非磁気応答部とが交互に配列されたスケールと、
サイン関数、コサイン関数、マイナスサイン関数及びマイナスコサイン関数で表現される出力信号のそれぞれを出力する少なくとも４つの磁気検出素子を有するセンサヘッドと、
前記磁気検出素子の前記出力信号が入力され、前記センサヘッドに対する前記スケールの相対変位、及び、前記相対変位の変化速度のうち少なくとも一方である変位情報を演算して出力する処理装置と、
を備え、
前記処理装置は、
前記コサイン関数と前記マイナスコサイン関数の差分に基づく第１差動信号、及び、前記サイン関数と前記マイナスサイン関数の差分に基づく第２差動信号を生成し、
前記コサイン関数の前記出力信号及び前記マイナスコサイン関数の前記出力信号の少なくとも一方、又は、前記第１差動信号に対して振幅算出処理を行って振幅を算出し、
前記サイン関数の前記出力信号及び前記マイナスサイン関数の前記出力信号の少なくとも一方、又は、前記第２差動信号に対して前記振幅算出処理を行って振幅を算出し、
前記振幅算出処理の後に、前記第１差動信号及び前記第２差動信号に基づいて前記スケールの前記変位情報を出力し、
前記処理装置が行う前記振幅算出処理は、処理対象の信号に対して、第１時刻における第１信号値と、前記第１時刻に対して１／４周期シフトさせた第２時刻における第２信号値と、を求め、前記第１信号値と前記第２信号値との二乗和平方根を処理対象の信号の振幅とする処理であることを特徴とする変位検出装置。
続きを表示（約 580 文字）【請求項２】
請求項１に記載の変位検出装置であって、
前記処理装置は、
前記第１差動信号に対して振幅算出処理を行って振幅を算出し、
前記第２差動信号に対して振幅算出処理を行って振幅を算出し、
前記第１差動信号の振幅と、前記第２差動信号の振幅と、に基づいて、前記スケールの前記変位情報を出力することを特徴とする変位検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の変位検出装置であって、
前記処理装置は、
前記コサイン関数の前記出力信号及び前記マイナスコサイン関数の前記出力信号の少なくとも一方に対して振幅算出処理を行って第１振幅を算出し、
前記サイン関数の前記出力信号及び前記マイナスサイン関数の前記出力信号の少なくとも一方に対して前記振幅算出処理を行って第２振幅を算出し、
前記第１振幅と前記第１差動信号に基づいて前記第１時刻での前記第１差動信号の振幅を算出し、
前記第２振幅と前記第２差動信号に基づいて前記第１時刻での前記第２差動信号の振幅を算出することを特徴とする変位検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の変位検出装置であって、
前記処理装置は、ａｒｃｔａｎ演算により前記スケールの前記変位情報を算出することを特徴とする変位検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、測定対象物の変位情報を検出する変位検出装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１の位置検出装置は、多極磁石と、２つのホール素子（磁気センサ）と、を備える。２つのホール素子に対して多極磁石が相対移動することにより、２つのホール素子は磁束の変化に基づく信号をそれぞれ出力する。位置検出装置は、２つのホール素子が出力した信号に基づいて位置信号を出力する。また、位置検出装置は、２つの信号の振幅を一定にするため、２つの信号の二乗和平方根で、２つの信号をそれぞれ除算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－２４６０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電磁誘導現象を利用した変位検出装置では、変位を検出するために、信号の振幅が必要になることがある。また、信号に位相ズレが含まれている場合は、位相ズレ量を特定して補正した後に、振幅を算出する必要がある。しかし、位相ズレ量を特定するために時間が掛かることもあり、改善が求められていた。
【０００５】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、変位を検出するために用いられる信号に位相ズレが存在する場合でも当該信号の振幅を短時間で求めることが可能な変位検出装置を提供することにある。
【発明の概要】
課題を解決するための手段及び効果
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００７】
本発明の観点によれば、以下の構成の変位検出装置が提供される。即ち、変位検出装置は、スケールと、センサヘッドと、処理装置と、を備える。前記スケールは、変位検出方向に所定の検出ピッチで磁気応答部と非磁気応答部とが交互に配列される。前記センサヘッドは、サイン関数、コサイン関数、マイナスサイン関数及びマイナスコサイン関数で表現される出力信号のそれぞれを出力する少なくとも４つの磁気検出素子を有する。前記処理装置には前記磁気検出素子の前記出力信号が入力され、前記処理装置は、前記センサヘッドに対する前記スケールの相対変位、及び、前記相対変位の変化速度のうち少なくとも一方である変位情報を演算して出力する。前記処理装置は、前記コサイン関数と前記マイナスコサイン関数の差分に基づく第１差動信号、及び、前記サイン関数と前記マイナスサイン関数の差分に基づく第２差動信号を生成する。前記処理装置は、前記コサイン関数の前記出力信号及び前記マイナスコサイン関数の前記出力信号の少なくとも一方、又は、前記第１差動信号に対して振幅算出処理を行って振幅を算出する。前記処理装置は、前記サイン関数の前記出力信号及び前記マイナスサイン関数の前記出力信号の少なくとも一方、又は、前記第２差動信号に対して前記振幅算出処理を行って振幅を算出する。前記処理装置は、前記振幅算出処理の後に、前記第１差動信号及び前記第２差動信号に基づいて前記スケールの前記変位情報を出力する。前記処理装置が行う前記振幅算出処理は、処理対象の信号に対して、第１時刻における第１信号値と、前記第１時刻に対して１／４周期シフトさせた第２時刻における第２信号値と、を求め、前記第１信号値と前記第２信号値との二乗和平方根を処理対象の信号の振幅とする処理である。
【０００８】
位相が１／４周期異なる２つの信号の信号値の二乗和平方根は振幅に等しい。従って、位相ズレが存在する場合であっても、位相ズレ量を特定することなく短時間で振幅を算出できる。
【０００９】
前記の変位検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記処理装置は、前記第１差動信号に対して振幅算出処理を行って振幅を算出する。前記処理装置は、前記第２差動信号に対して振幅算出処理を行って振幅を算出する。前記処理装置は、前記第１差動信号の振幅と、前記第２差動信号の振幅と、に基づいて、前記スケールの前記変位情報を出力する。
【００１０】
これにより、差動信号を生成する前の出力信号の振幅を短時間で算出できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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